计算机网络基础：数据通信技术(第三版)

1第2章数据通信技术2.1数据通信系统2.2数据传输的基本形式2.3数据编码与信号调制技术2.4数据传输方式2.5数据交换技术2.6差错控制与差错检测方法22.1.1

模拟数据和数字数据通信系统与数据通信系统带宽与信道容量返回31.

数据、信息和信号4

数据(Data)是记录下来的可以被鉴别的符号，是把事物的某些特征（属性）规范化后的表现形式。数据具有稳定性和表达性，即：各数据符号所表达的事物物理特性是固定不变的；数据符号需要以某种媒体作为载荷体。（39）

信息(Information)是数据的一种形式，是对数据的认识和解释。信息是经过对数据加工和处理产生的。（医院－病人体温－39）

数据和信息是有区别的。数据是独立的，是尚未组织起来的事实的集合，信息则是按照一定要求以一定格式组织起

来的数据，凡经过加工处理或换算成人们想要得到的数据，即可称为信息。

信号是数据的物理表示形式。在数据通信系统中，传输媒体以适当形式传输的数据都是信号。电信号有模拟信号和数字信号两种形式。1.

数据、信息和信号52.

模拟数据和数字数据

模拟数据和数字数据是表达数据的两种方式。当数据采用电信号方式表达时，由于受电物理特性所限，数据只能被表示成离散的编码和连续载波两种形式。

当数据采用离散的电信号表示时，这样的数据就被称为数字数据。

当数据采用电波表示时，这样的数据就被称为模拟数据。6

模拟数据和数字数据可以相互转换（机顶盒、

Modem）。将模拟信号数字化的方法有两种：脉冲编码调制（PCM）和增量调制。2.

模拟数据和数字数据71.通信系统的概念和任务8

通信是把信息从一个地方传送到另一个地方的过程，用任何方法，通过任何媒体将信息从一个地方传送到另一个地方均可称为通信。用来实现通信过程的系统被称为通信系统。

通信系统都必须具备三个基本要素：信源、传输媒体和信宿。

通信系统都必须具备三个基本要素：信源、传输媒体和信宿。

通信系统中，除信源、通信媒体和信宿三个基本要素外，通常还需要有信号变换设备、信号复原设备，在传输媒体中存在的各种产生差错的噪声。计算机调制解调器模拟信道

调制解调器

计算机9通信系统需要完成的主要任务10一个通信系统通常需要完成一系列的关键任务，这些任务主要包括：传输利用率同步差错管理系统恢复安全接口交换管理寻址和路由格式转换管理

数据通信是随着计算机网络技术的发展在通信领域中产生的一个分支。简单地说，数据通信就是

数字计算机或其他数字终端之间的通信，数据通

信是计算机与计算机或计算机与其他数据终端之

间存储、处理、传输和交换信息的一种通信技术。

信源发出的是数字信号，系统中传输的基本单位是数据信号，则称这种通信为数据通信，实现这种通信的系统为数据通信系统。

以计算机系统为主体构成的计算机网络通信系统就是数据通信系统。112.数据通信与数据通信系统数据通信的特点12具有严格的通信协议和标准；对数据传输的可靠性要求高；

数据通信中，信息量具有突发性，并且不同业务通信持续时间差异性也较大。

数据通信的“用户”所采用的计算机和终端等设备多种多样，它们在通信速率、编码格式、同

步方式和通信规程等方面都有很大的差别。

数据通信的数据传输速率要求高，要求接续和传输响应快。数据通信系统的基本模型数据通信系统包括3个基本组成部分数据终端设备(DTE：Data

Terminal

Equipment)

数据电路终端设备(DCE：Data

Circuit-terminatingEquipment)通信信道。13数据通信系统的基本模型14数据通信过程15

数据从发送端出发到数据被接收端接收的整个过程称为通信过程。通信过程中每次通信包含传输数据和通信控制两方面内容。

其中：通信控制主要执行各种辅助操作，并不交换数据，但这种辅助操作对交换

数据是必不可少的（同步）。第一阶段：用户将要通信的对方地址信息告诉交数据通换信第机通二，阶常交段被换：机划通查分信询为双该五方地建个址立基终同端本步，阶联如段系果，，对使每方双个同方意阶设通段备包括一信组第，操三则作阶由段，交：这换传机样送建的通立一信双组控方制操通信作信号的就和物称数理为据通通。道信。功能。第四阶处段于：正双确方收通发过状通态信，控通制信双息方确相认互此核次对通地信址结。束。数据通信的五个基本阶段对应五个主要的通信功能。（click

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details）第一阶段：建立通信线路第二阶段：建立数据传输链路第三阶段：传送通信控制信号和数据。第四阶段：数据传输结束。

第五阶段：由通信双方之一告知交换机通信结束，切断物理链接通道。16数据电路连接方式电路、传输信道和传输线路是三个不同的概念

传输线路是指用于传输数据信号所使用的具体物理线路（双绞线、同轴电缆）；

传输信道是传输线路中的传递信号的通道。传输线路与传输信道的关系就如同一条公路与在公路上所划分出的车道的关系，公路本身就相当于传输线路，车道就相当于传输信道。

在数据通信系统中，每一电路构成一个传输信道，占用传输线路的全部或部分资源。17数据电路的连接有多种方式点对点连接点对多点线路连接多点对多点复用连接18点对点连接两种：计算机与终端、计算机与计算机（双机互连注意事项）搜索任务：双机互连所用网线的制作方法！19点对多点线路连接20多点对多点复用连接21通信信道22

在通信系统中，各种信号都要通过通信信道才能从一端点传至另一端点，通信信道是通信双方以传输媒体为基础的信号传递的通道。

从抽象的角度看，信道是指电信号在通过传输媒体时所占有的、指定的一段频带，它在准许信号通过的同时，对信号传输加以限制。信道中的设备包括：传输媒体和有关设备。通信信道分类表23信号的时域

本质上，不论模拟信号还是数字信号，所有信号

都是以波的形式表示和传播的。信号可以表示为

振幅与时间的函数s(t),并可以用二维坐标表示。这种用时间函数表示和研究信号的方法为时域方法。在定义域t内，各点的导数都存在，没有间断的信号。在定义域t内，各离散点的导数都不存在，阶跃的信号。24数据的代码和编码25

代码是利用数字的一种组合来表示某一种基本数据的单元。在通信系统通信和计算机数据处理中，数据用“代码（Code）”表示。用代码表示的基本数据单

元被称为“码字”，形成代码的过程被称做“编码”（想一想我们的编程过程）。例如：由7位二进制数组成的ASCII码，字母“A”被编码为“1000001”。“1000001”就是字母“A”的代码。码元在通信系统中，数据以代码形式传输，代码由码元组成。

用连续的模拟信号来表示一个码元或几个码元的组合。

用脉冲矩形信号来表示一个码元或几个码元的组合。两状态码元26四状态码元有效性与数据传输速率数据通信的有效性是指在给定信道内所能传送信息量的大小，有效性值越高，系统的性能就越好。在数据通信系统中，有效性指标是用数据传输速率或调制速率表示的。27数据传输速率

数字系统中传输的是离散的数字信号，数据传输速率的单位是每秒所传码元数或每秒所传数据位数。

数据位是一个度量信息量大小的单位，信息量的大小，即数据位的多少，与码元的状态个数有关。

两状态码元（脉冲），一码元所包含的信息量为一位；四状态码元，一码元所包含的信息量为两位；八状态码元，一码元所包含的信息量为三位；28举例29码元与信息量的关系为： bit=log2N

即：

b=log2N其中，N为码元状态个数（如果N=8,那么b=3,也就是八状态码元，一码元所包含的信息量为三位）。如果，T为每码元的脉冲时间，数据传输速率为：Rb=（1/T）log2N举例：四相调制解调器的单位脉冲为T=833×10－6（秒），脉冲状态数N=4，则有：Rb=（1/T）log24=1/(833×10－6

）×2=2400bit/s调制速率码元不仅可以用矩形脉冲来表示，还可以用波形脉冲表示。

波形持续时间越短，单位时间内传输的波形数就越多，或者说传输的数据就越多，传输速率就越高。调制速率就是单位时间传送的波形速率，单位是波特（baud）:RB=1/T30可靠性与传输误码率31

误码率是在通信系统中衡量系统传输可靠性的指标。

误码率被定义为：二进制码元在传输系统中被传错的概率。从统计的理论讲，当所传送的数字序列无限长时，误码率等于被传错的二进制码元数与所传码元总数之比。Pe=Ne/N带宽与数据传输速率32

从技术的角度看，带宽是通信信道的宽度，即为传输信道的最高频率与最低频率之差，单位为赫兹(Hz)。例如：

920-940MHz所产生的带宽为20MHz。

带宽做为目前计算机网络通信的一个重要性能指标，主要采用信道每秒钟可以传送二进制的“位”的多少来表示，单位为“位/秒”，其符号为bit/s,简记为bps。

常用单位有：千位/秒（Kbit/s

）、兆位/秒（Mbit/s

）、千兆位/秒（Gbit/s

）。信道的带宽是由传输媒体和有关的附加设备与电路的频率特性综合决定的。举例电话交换网的带宽可以达到56Kbit/s;普通的以太网的带宽可以达到10Mbit/s;快速以太网的带宽可以达到1000Mbit/s;网通60元包月的带宽可以达到2Mbit/s;网通40元包月的带宽可以达到768Kbit/s;以上为理论上的带宽，实际上不可能达到。332.2.1模拟传输与数字传输2.2.2基带传输与频带传输2.2.3宽带传输返回342.2.1模拟传输与数字传输35模拟传输所传输的信号是模拟信号.

在传输过程中，信号会受到干扰和信号能量的损失而产生变形和衰减。

所以，传输中每隔一定的距离就要通过放大器来放大信号的强度，但同时也放大了畸变信号。传输距离越远，所需要的放大器个数越多，从而信号失真就越大。

在数字传输中也存在信号变形和衰减问题，其解决的方法与模拟传输解决的方法不同。数字传输解决信号变形和衰减采用的方法

是每隔一定的距离放一个转发器。

转发器将完全消除了衰减和畸形的信号转发出去，从而解决了失真累加的问题。36

正是上述优点，使数字传输在逐步取代模拟传输。

但由于许多传输媒体不适合直接传输数字信号，所以就出现了如下传输方法：在数据通信中，首先通过调制解调器将数字信号转换成模拟信号，然后通过通信信道传输，但在传输过程中采用的确是数字传输技术。372.2.2基带传输与频带传输38

电信号也叫信号，信号的每秒钟变化的次数叫频率用赫兹（HZ）作单位，信号的频率有高有低就象声音有高有低一样，低频到高频的范围叫频带，不同的信号有不同的频带

基带是指调制前原始电信号所占用的频带，是原始电信号所固有的基本频带。基带信号是指由信源直接生成的未经调制的信号。

如果在通信信道中直接传送的是基带信号，则传输被称为基带传输。（补充：所谓基带传输就是把信源生成的信号直接送入线路进行传输，如音频市话、计算机间的数据传输等。）进行基带传输的系统被称为基带传输系统。

在基带传输中，整个信道只传输一种信号，通信信道利用率低，由于在近距离范围内，基带信号的功率衰减不大，从而信道容量不会发生变化，因此，在局域网中通常使用基带传输技术。39

为什么有了基带传输我们还需要频带传输？基带数字信号不适合使用频带为300－3400Hz的话音电路传输，只有先对基带数字信号进行变换才能够传输。

频带传输就是把基带数字信号经调制变换，变换成能在话音电路上传输的模拟信号(例：音频信号)，模拟信号经传输媒体被传送到接收端，在接收端，模拟信号再被复原的传输。40

频带传输与基带传输不同，基带传输中，基带信号占有信道的全部带宽，而频带传输中的模拟信号通常由某一频率或某几个频率组成，它占用一个固有频带，即整个频道的一部分，这也是称之为频带传输的原因。计算机网络系统的远程通信通常都为频带传输。412.2.3宽带传输宽带是指比音频带宽更宽的频带。

利用宽计带算进机行通的信传时输发称送为接宽收带的传信输息，均这是样数的字系信统号称，为其宽带传输系占统用。的频带很宽，约为几MHz甚至更高；但目前

由于数长字距信离号通的信频时带采很用宽的，传不统能电在话宽线带路网频中带直很接窄传，输大，必须将其约转只化有成4k模Hz拟左信右号。才直能接在传宽送带必网然中会传造输成。信宽号带的网严通常传输的重是畸模变拟，信大号大，降采低用了的通是信频的带可传靠输性技。术，所以，宽带传输系统属于模拟信号传输系统。所以，在长距离通信时，为了确保数据的正常传送，一般都要在传送前把信号转换成适合于传送的形式，传送到目的地后在再恢复成原始信号。这个转换工作可利用调制解调器来(modem)实现.42宽带传输的特点43宽带传输的特点主要包括如下几个方面：

宽带信道能够被划分成多个逻辑信道或频率段，进行多路复用传输，使信道容量大大增加，并对数据业务、TV或无线电信号用单独的信道支持。

宽带传输能够在同一信道上进行数字信息或模拟信息服务，宽带传输系统可以容纳全部广播信号，并可进行高速数据传输。

宽带比基带传输更远的距离，这是因为运载数字数据的模拟信号能够在噪声和衰减损坏数据之前传输一段更长的距离。

宽带传输所传输的信号只能沿一个方向传输。这是因为一个放大器不可能同时在两个方向上传输同一个频率信号。所以，在宽带传输中，实现双向传输需要两条数据通路。

局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们的区别在于：

基带传输的信号主要是数字信号，宽带传输的是模拟信号；

基带传输的数据传输速率为0～10Mbps，其典型的数据传输速率为1～2.5Mbps，宽带传输的数据传输速率范围为0～400Mbps，通常使用的传输速率是5～10Mbps。442.3.1数字数据编码2.3.2数字信号的调制2.3.3模拟信号的脉码调制返回452.3.1数字数据编码

数字信号的基本形式:数字信号的特点是在时间上和幅度上都是离散的，最简单的数字信号是二元码或称二进制码。

二进制码电信号常采用不同的电压或电流的脉冲来表示数字信号的0或1。二进制数字信号有多种不同的形式。46单级性是指用一个方向的极性和无极性来表示

0、1二值。单级性码一般不直接用于信道传输，常在设备内部或短距离场合使用。47从幅度取值上分为单级性码和双极性码两种。双极性是指用两个不同方向的极性（如：正、负两极）来表示0、1二值。双极性码判决可

靠性高，抗干扰性强，适于长距离传输。48从信号电压或电流是否占满整个符号的持续时间分为归零和不归零两种。不归零：在一码元全部时间内发出或不发出电流49曼彻斯特编码000111前半个码元为高电平，后半个码元为零电平，则表示“1”，否则表示“0”50开始的边界有跳变代表“0”，否则代表“1”51差分曼彻斯特编码2.3.2数字信号的调制52数字信号为什么需要调制：公共电话交换网是一种频带模拟信道，音频信号频带

为300Hz～3400Hz，而数字信号频宽为0Hz～几千兆Hz。若

不加任何措施利用模拟信道来传输数字信号，必定出现极

大的失真和差错。所以，要在公共电话网上传输数字数据，必须将数字信号变换成电话网所允许的音频频带范围300Hz～3400Hz。为了利用廉价的公共电话交换网实现计算机之间的远程通信，必须将发送端的数字信号变换成能够在公共电话网上传输的音频信号，经传输后再在接收端将音频信号逆变换成对应的数字信号。实现数字信号与模拟信号互换的设备称作调制解调器(Modem)。

模拟信号传输的基础是载波，载波具有三大要素：幅度、频率和相位，数字数据可以针对载波的不同要素或它们的组合进行调制。数字数据到模拟信号的调制有三种基本方法：振幅调制（ASK）频率调制（FSK）相位调制（PSK）53频相率位调调制制：：振振幅幅和和相频位率定定为为常常量量，，频而率正定弦义波为形变的量起，始图相c。位不振幅调同频制，就：图是频d把。率数和字相信三位号定的种为“常调1”量和制，“振0方幅”定调法义制为成变不量同，频图率b的。模拟调幅信就调号是相，把就例数是如字把用信数12号字00的信Hz“号的1的信”“号和1表“”示0和”“调0”制”，成调用不制2同成40幅不0H度同z的相信模位号拟的表模拟信号示，信“但号1”频，。率但接保频收持率方不和根变幅据。度载均波保信持号不的变频。率例就如可载知波道信传号输的相信位息为0是度“时1”表还示是“0”0”，。载波信号的相位为180度时表示“1”。Click

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detail542.3.3模拟信号的脉码调制55

模拟数据的数字信号编码最典型的例子是PCM（脉冲编码调制）编码：是一种对模拟信号数字化的取样技术，特别是对于音频信号。。PCM基本编码过程为三个步骤。

1.采样.每隔一定的时间对连续模拟信号采样，采样得到的信号就成为一组“离散”的脉冲信号序列。

2.量化.这是一个分级过程，把采样所得到的脉冲信号按量级比较，并且“取整”，这样脉冲序列就成为数字信号了。

3.编码.就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。把波形按幅度被划分为8个量化级编码过程例562.4.1并行传输与串行传输2.4.2同步传输2.4.3单工、半双工和全双工通信2.4.4多路复用传输返回572.4.1并行传输与串行传输

并行数据传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。58

串行数据传输是在传输中只有1个数据位在设备之间进行的传输。对任何一个由若干位二进制

数表示的字符，串行传输都是用一个传输信道，按位有序的对字符进行传输。592.4.2

同步传输60

在网络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。

同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。

数据从发送端到接收端双方必须保持步调一致，这就是同步。数据通信不仅需要同步，对数据接收端来说，数据还必须是可识别的。数据传输所采用的同步方法有两种：位同步和群同步。群同步

群同步采用的是群同步技术，又称为异步通信或异步传输。

它是指字符可以随机进行传递的一种传输，由于每个字符都可以独立进行传输，并可

以不同的速率发送，因此叫做异步传输。61异步传输将数据分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收每方个从字不符知都道包它含们“会起在始什位么（时值候为到0达）。”和“停止一个位常（见值的为例1子）是”计，算接机收键器盘根与据主从机1到的0通的信变。化按来下识一个字kforde母ta键il别、s

一数个字新键字或符特的殊开字始符。键这，种就传发输送对一于个每8比个特字位符的都ASCII代码是。独键立盘的可，以而在且任可何以时以刻不发同送的代速码率，发这送取，决因于此用叫户的输入速做度异，步内传部输的。硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。62

位同步传输通常要比群同步传输快速得多：位同步传输方式，各字符没有起始位和停止位，克服了异步传输方式中的每一个字符均要附加起、止信号的缺点，所以其具有较高的传输效率，但实现起来比较复杂。位同步传输包括外同步和自同步两种。

自同步的应用举例：差分曼彻斯特编码、曼彻斯特编码。位同步632.4.3单工、半双工和全双工通信数据在通信线路上传输是有方向的，根据数据在某一时间信息传输的方向和特点，数据传输方式可分为三种:单工通信、半双工通信和全双工通信。64单工通信

如果在通信过程中，数据信号在通信线路上的传输始终是一个方向，则这种通信被称为单工通信。65半双工通信

如果通信系统中，通信信道的每一端可以是发送端，也可以是接收端，信息可由这一端传输到那一端，也可以由那一端传输到这一端。但在同一时刻里，信息只能有一个传输方向，这种通信被称之为半双工通信。66全双工通信

如果在通信系统中，通信双方同时可以进行双向数据传输，称这种传输方式为全双工通信。672.4.4

多路复用传输68

多路复用技术是实现信道共享的技术（提高信道利用率）。

多路复用技术主要包括频分多路复用技术和时分多路复用技术两种。

其中，时分多路复用技术中又包括同步时分多路复用和异步时分多路复用两种。频分多路复用（FDM）

频分复用是将可用的传输频率范围分为多个较细的频带，每个频带作为一个独立的信道分别分配给用户形成数据

传输子通路。

频分复用的特点是：每个用户终端的数据通过专门分配给它的子通路传输，在用户没有数据传输时，别的用户也不能使用。频分复用适合于模拟信号的频分传输，主要用于电话和电缆电视（CATV，即有线电视）系统。演示69时分多路复用（TDM）

时分多路复用技术中又包括同步时分多路复用和异步时分多路复用两种。7071同步时分复用（STDM）

同步时分复用是将通信信道在时间上进行分割，形成一种时间上的逻辑子信道，以实现多路复用传输的技术。

同步时分复用传输采用的是固定分配信道技术。其特点是：对信道进行固定的时隙分配，也就是将一帧中的各时隙以固定的方式预先分配给各路数字信号。缺点：不论用户终端是否有数据需要发送，都

要占用一个时隙，但实际上所有终端不会在每一个时隙都有数据输出，所以，该方法信道利用率较低。Click

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details异步时分复用（ATDM）

异步时分复用也称统计时分复用或智能时分复用（ITDM），ATDM克服了STDM具有浪费时隙的缺点，能动态地按需分配时隙，避免出现空闲时隙。

异步时分复用只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给它。当用户暂时停止发送数据时，不给它分配线路资源。演示722.5.1电路交换2.5.2报文交换方式2.5.3报文分组交换2.5.4

ATM交换与帧中继交换返回数据从信源到信宿的传输过程，要么是在直接相连的两个设备中直接进行数据通信，要么是通过一个或若干个中间节点把数据送往目的节点，这中间就涉及到了一种新的技术—数据交换技术，数据交换是实现数据传输的一种手段。732.5.1电路交换

电路交换是一种直接交换方式，是多个输入线和多个输出线之间直接形成传输信息的物理链路。实际应用：电话网74电路交换系统模型电路交换系统主要由电路接续网络和控制系统组成。通过各接口电路，通往各个用户的用户线和通往其它交换系统的中继线被接到电路接续网上。75电路交换物理连接模型想一想电影中经常出现的电话接线员工作时的场景下面看一个具体的实例76A用户B用户M局N局P局VUW电话网结构举例Click

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detailsC第一步：电路建立用户A拨号，经过M局、N局的转接，当用户B的电话铃响后，表第示二电步路：接通话，电路建立工作完成。当通然第过也三建会步立出：起现拆来其除的他电电情路路况传：送考语虑音M数局据、。N局有无故障，线路U

是否通饱话和完等毕等之。后释放电路，从而使电路可供其他用户使用。77电路交换的特点78

1)优点：数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。

2)缺点：电路的利用率低，双方在通信过程中的空闲时间，电路不能得到充分利用。因此，它适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。

3)特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。电路交换效率不高。演示PC

to

Phone网络电话SkypeRedvipSayhiUUCall内地0.17元，国际长途0.17-6.14内地0.12元，国际长途0.12内地0.12元，港澳台0.15内地0.12元，国际长途0.19-0.69792.5.2报文交换方式报文交换的单位是报文.

报文包括报文的正文信息和指明发、收节点地址信息、各种控制信息。

报文一般都比较长，所以，该方式要求网路上每个结点包括转接中心都要有较大的存储容量，以备暂存整个报文。80报文交换方式与电路交换方式比较

由于在报文交换方式中，许多报文可以分时共享一条通信通道，所以，报文交换方式效率较高。

报文交换方式不同于电路交换方式，每个节点都有较大的存储容量，当目的节点忙时，网络具有暂时存储这个报文的功能，等到目的节点空闲时再把数据转发出去。

报文交换方式的网络系统还可以做到不同数据传输速率的节点可以连接；进行数据格式转换、建立报文传输优先权等；

因为具有暂时存储这个功能，所以报文交换方式延时性强（不足之处）。演示812.5.3报文分组交换

分组交换也是一种存储转发交换方式，但与报文交换不同，它是把长的报文划分为一定长度的分组，以分组为单位进行存储转发。

这就不但具备了报文交换方式提高电路利用率的优点，同时克服了时延大的缺点。82它与报文交换方式不同的是，交换要包括分组编号，各组报文可按不同的路径进行传输，当各组报文都到达目的节点后，目的节点按报文分组编号重组报文。83分组交换的特点84

通信子网中的节点暂时存储的是一个个分组，而不是整个数据文件。

分组是暂时保存在通信子网节点的内存中，而不是被保存在节点的外存中，从而保证

了较高的交换速率（想一想内存和外存的特点）。

分组交换采用的是动态分配信道的策略，极大的提高了通信线路的利用率。演示分组交换与报文交换对比数据传输灵活，对中继节点存储容量的要求相对较少转发延时性降低转发错差少，对差错容易进行恢复处理便于控制转发。信息传输中，允许被打断但由于在目的节点，要对报文进行重新组装，因此，增加了目的节点对报文加工处理的

时间，增加了复杂性。85我们为什么需要帧中继交换与ATM交换技术？

随着网络应用的不断普及和推广，高速数据传输、多媒体应用对网路带宽和实时性传输提出了更高的要求，传统的线路交换与分组交换方式越来越表现出其不适应性。这两种分组交换技术是对分组交换技术的改进，其

目的是为了提高节点的交换速度，主要有两种方式：帧中继交换ATM交换返回861.

帧中继交换87

帧中继以分组交换技术为基础，帧中继适用于处理突发性信息和可变长度帧的信息，特别适用于局域网的互连。

帧中继采用虚电路技术，当网络需要带宽时，网络就能得到其所需要的带宽，而不必事先预订带宽，带宽被需要之前，网络保持带宽处于不被使用状态。

补充资料：虚电路（虚电路是指位于两台网络设备之间的连接。虚电路只给出了两个远程端点之间的传输通路，并没有把通路上的带宽固定分配给通路两端的用户，因

此其他用户的信息流可以共享传输通路上物理层链路的

带宽。）虚电路演示

帧中继把数据流分成许多分组分别传送，分组到达目的地之后再被重新组装起来。帧中继分组的构成如下：帧中继的结构及传输原理帧定界开始帧中继帧头帧定界结束用户数据帧校验序列包含寻址信息和少量流量控制管理信息，用于探测在目的节点是否有足够大的缓冲区接收到达的分组。8889帧中继的结构及传输原理看图体会帧中继网络传输的优点：分组网络数据传输采用的是确认的方式，在每个中间节点都需要有确认操作，而帧中继网络采用的是非确认的方式，数据帧从源点经过一系列中间节点一直被送到终点之后，再由终点返回响应帧，从而简化了中间节点的协议（中间节点的任务减轻了，转发数据帧的速度加快了）。帧中继交换的基本功能90

在系统上，为任意通信结构提供有效的连接，在数据链路层上实现链路的多路复用和转接；提供高速的数据传输；

按需分配信道，动态提供带宽。从而提高了线路利用率，帧中继交换不仅能满足系统的快速响应，还能适应突发

信息的传输；为到来的帧选择路由,以到达正确的输出端口；能够处理多规程通信，但不提供规程转换和安全管理；

核查帧的校验序列区域,以确定帧是否包含一个误码,如果包含,丢弃这个帧;

核查并确定交换机的输入缓冲区是否满了,如果满了,则丢弃到来的帧,直到拥塞清除。帧中继交换的特点（课下自学）高效性经济性可靠性灵活性91

ATM（异步传输模式）是一种综合了分组交换和电路交换的优点而形成的交换技术。ATM采用的是面向连接的高速

交换和多路复用技术,被传输的各种信息流可以不依赖共用时钟，信号能够独立的传送。（ATM:automatic

teller

machine自动取款机）ATM背景资料

ATM中的信元具有固定长度，一个信元单位的长度是53个字节，其中，信头５个字节，有效载荷点48个字节。所谓信元，就是一种具有固定长度的小分组，每个信92

信头中包含记载信元去向的逻辑地址,信元维持信息,优先

度元及由信头元的头纠和错有码效等载控荷制两信部息分；组有成效。载其荷中是的信元的头信部息段，它分包括含来目自的各地种址不和同控的制业信务息的两用部户分信内息容。，有效载荷部分包含的是用户数据信息。ATM技术中的多路复用采用的是排队分配信道的方法。2.

ATM交换ATM交换的特点以相对较短但长度固定的数据单元，即信元为基础的。简化了分组交换过程，将分组分段为53字节的信元，能够以高达每秒G比特的速度进行传输。使广域网和局域网采用相同的技术，消除了局域网和广域网之间的差别，并将它们综合为一个统一的网络。能够将用户的电信和数据网络综合为一体，形成一个统一的网络。为每个用户提供一个专用的交换式连接。将电路交换的可靠性同分组交换的高效性结合起来,提供了传送各种类型数据的最好方式。可以随着网络容量要求的增减进行伸缩，按需分配带宽，在不必对网络自身重新设计的情况下，用于高速传输。使各种规模的网络设计都保恃不变。可以采用广泛的传输媒体传输ATM信元。932.6.1差错与差错控制2.6.2差错控制方法2.6.3奇偶校验码2.6.4循环冗余码2.6.5海明码返回942.6.1差错与差错控制－－热噪声热噪声是影响数据在通信媒体中正常传输的各种因素。数据通信中的热噪声主要包括：

在数据通信中，信号在物理信道上的线路本身电气特性随机产生的信号幅度、频率、相位的畸形和衰减（耳机）；电气信号在线路上产生反射造成的回音效应；相邻线路之间的串线干扰（汽车跨越栏杆）；

大气中的闪电、电源开关的跳火、自然界磁场的变化，以及电源的波动等外界因素（雷雨天如何保护电脑）

。95热噪声两大类型

随机热噪声是通信信道上固有的，持续存在的热噪声。这种热噪声具有不固定性，所以称为随机热噪声。

冲击热噪声是由外界某种原因突发产生的热噪声。962.6.1差错与差错控制－－差错97

差错是在数据通信中，接收端接收到的数据与发送端实际发出的数据出现不一致的现象。差错包括：①数据传输过程中位丢失；②发出的值与接收到的值不一致，比如发出的是

“0”，接受到的是“1”。差错的产生数据传输中所产生的差错主要是由热噪声引起的。由于热噪声会造成传输中的数据信号失真，产生差错，所以，在传输中要尽量减少热噪声。98差错控制差错控制就是指在数据通信过程中，发现、检测差错，对差错进行纠正，从而把差错限制在数据传输所允许的尽可能小的范围内的技术和方法。99差错控制编码差错控制编码的基本思想是通过对信息序列某种变换，使原来彼此独立、没有相关性的信息码元序列，经过变换产生某种相关性，接收端据此来检查和纠正传输序列中的差错。不同的变换方法构成不同的差错控制编码。差错控制编码分检错码和纠错码两种

检错码是能够自动发现错误的编码（CRC，循环冗余检验码）；

纠错码是既能发现错误，又能